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01-09 00:00
本研究通过建立进化动力学与大偏差理论之间的联系，揭示了种群基因组分布转变的本质。研究采用莫兰模型的变体，证明在种群规模足够大时，繁殖和选择过程相当于实现了非相互作用随机游走的大偏差动力学。这一映射关系使得种群基因组分布的转变可以被重新解释为动力学相变，从而能够利用大偏差理论的工具进行分析。研究还表明，这一映射关系可以扩展到莫兰模型之外更广泛的模型类别。
进化动力学大偏差理论动力学相变莫兰模型种群基因组
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01-09 00:00
本研究通过引入热力学约束的混合Petri网模型，揭示了细胞在能量匮乏压力下进行高效决策的机制。模型将随机跃迁（调控事件）与连续源（代谢流）相结合，应用于枯草芽孢杆菌的孢子形成过程。研究发现，在极端压力下（ATP降至1 mM，消耗99.7%），系统通过动态能量管理（如GTP积累增加166%作为能量缓冲，ATP再生+240 mM）实现了惊人的能量效率：每个成熟孢子仅消耗0.73 mM ATP，效率比正常条件提升16倍，并最终产出正常产量89%的孢子。该混合形式主义为整合离散调控逻辑与连续能量动力学提供了数学基础。
细胞决策热力学约束混合petri网能量效率孢子形成枯草芽孢杆菌
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01-09 00:00
本研究提出了一种结合有限元方法（FEM）与图像配准的新框架，用于提升患者特异性主动脉瓣膜（AV）的几何跟踪与生物力学评估精度。该方法利用4D经食道超声心动图（TEE）和CT数据构建患者特异性瓣膜几何模型，通过FEM模拟瓣膜闭合过程并生成中间变形状态，再由配准算法校正模拟与图像间的失配。在20名患者的数据中，该方法相比直接配准将精度平均提升了40%（TEE提升33%，CT提升46%），实现了更可靠的应变估计，并减少了对边界条件和材料假设的依赖。研究量化了成人三叶瓣/二叶瓣（BAV）及儿科患者的面积应变、格林-拉格朗日应变和有效应变，揭示了不同人群的独特变形模式。
主动脉瓣膜图像配准有限元分析生物力学应变分析患者特异性
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01-09 00:00
本研究开发了一种灵活的贝叶斯纵向混合模型，用于分析T细胞受体（TCR）克隆的动态变化。该模型无需进行患者内成对比较，能处理可变随访时间和数据缺失问题。通过将克隆划分为动态（扩增或收缩）和静态类别，可将其数量与疾病状态、干预措施和患者预后相关联。应用于前列腺癌患者队列发现，接受转移灶定向治疗（MDT）的患者克隆扩增显著增加，且与后续疾病进展相关。进一步的高维惩罚对数线性模型分析揭示了扩增克隆独特的受体基序和VJ基因富集特征。
t细胞受体贝叶斯模型克隆扩增癌症免疫预后关联基因富集
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01-09 00:00
本研究通过构建两个随机映射模型，统一了描述细胞大小稳态的现象学模型。模型整合了波动的单细胞生长速率和大小依赖性噪声机制，揭示了在指数生长的细胞群体中，群体动力学会改变在“母体机器”实验中观测到的大小控制模式。例如，一个“加法器”机制在群体层面可能变得更像“大小调节器”或“定时器”，具体取决于噪声统计特性。对细菌数据的分析表明，外在噪声是细胞大小变异的主要机制，表现为分裂大小与生长条件之间的二次条件方差-均值关系。研究还推导出群体生长速率增益与分裂大小噪声之间的权衡关系，表明细菌优先维持狭窄的分裂大小分布而非最大化生长速率。
细胞大小调控随机模型细菌生长噪声生物学群体动力学稳态机制
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01-09 00:00
本文提出一个概念框架，认为智能与意识源于关系结构而非预测或特定领域机制。智能被定义为形成并整合信号、行动与内部状态之间因果联系的能力。通过“情境丰富化”，系统利用习得的关系结构解释输入信息，该结构以高效表征提供原始输入所缺乏的关键情境，从而在代谢约束下实现高效处理。在此基础上，作者引入“系统解释系统”原则：当递归架构允许高阶系统跨时间学习并解释低阶系统的关系模式时，意识便涌现出来。这些解释被整合成一个动态稳定的元状态，并通过情境丰富化反馈，将内部模型从对外部世界的表征转变为对系统自身认知过程的模型。该框架将预测处理重新定义为情境解释的涌现结果，而非显式预测，并表明递归多系统架构可能是实现更类人人工智能的必要条件。
智能理论意识涌现关系结构递归架构情境丰富化人工智能
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01-09 00:00
本研究提出了一种可解释的深度学习框架，用于1型糖尿病（T1D）的代谢表型分析。该模型整合了连续血糖监测（CGM）数据和实验室指标，利用Transformer编码器建模多模态间的时序依赖关系，并通过高斯混合模型识别出五个潜在的代谢表型，涵盖了从代谢稳定到心血管代谢风险升高的不同状态。模型的可解释性通过Transformer注意力可视化和SHAP特征归因实现。在577名T1D患者中，这些表型在血糖控制、血脂代谢、肾功能标志物和促甲状腺激素（TSH）水平上表现出显著差异。该框架为超越单一生物标志物的个体化风险分层提供了新工具。
1型糖尿病代谢表型transformer模型多模态学习可解释人工智能风险分层
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01-09 00:00
本研究提出“Phasor Agents”动态系统，其内部状态为耦合Stuart-Landau振荡器构成的加权图。系统利用振荡相位表示相对时序结构，通过三因子局部可塑性（由稀疏全局调制器和振荡定时写入窗口门控的资格迹）学习耦合权重，无需反向传播。为解决在线权重更新易导致网络失稳的问题，研究受突触标记-捕获和睡眠阶段动力学启发，将清醒期标记与离线巩固分离：类深度睡眠的门控捕获安全提交标记变化，而类快速眼动睡眠的重放则重构并扰动经验以进行规划。实验表明，该框架在噪声下相位相干检索性能达扩散基线的4倍，清醒/睡眠分离使稳定学习范围扩大67%，重放机制使迷宫成功率提升45.5个百分点，并涌现出与内部模型一致的托尔曼式潜在学习特征。
振荡神经网络三因子可塑性睡眠阶段学习动态系统无反向传播学习计算神经科学
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01-09 00:00
本研究通过一个简化的现实模型，揭示了大脑视交叉上核（SCN）网络与外界光暗周期同步的精确机制。SCN由腹外侧（VL）和背内侧（DM）两个神经元亚群构成。研究发现，当光刺激周期大于细胞固有周期时，DM细胞的同步过程会通过一个非常尖锐的“跳跃式”转变发生。模型分析表明，这种转变源于一个类似超临界Hopf的分岔，导致内源性节律模式消失。研究指出，光信号的周期与强度，以及VL与DM细胞的比例，是决定整个系统同步状态的关键因素。
昼夜节律视交叉上核神经元同步分岔分析生物振荡
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01-09 00:00
研究发现，通过监督微调（SFT）让学生模型模仿大型推理模型（教师）的推理轨迹，会导致“功能对齐崩溃”。教师模型能较好地反映人类认知难度变化（平均相关性 $\bar{r}=0.64$），而蒸馏后的学生模型这种对齐性显著下降（$\bar{r}=0.34$），甚至可能低于蒸馏前的基线水平（“负迁移”）。分析表明，SFT诱导了“货物崇拜”效应，学生仅仪式性地复制推理的语言形式，而未内化教师的动态资源分配策略。这表明类人认知是强化学习主动优化的涌现属性，而非被动模仿的结果。
大语言模型推理蒸馏认知对齐监督微调功能对齐崩溃负迁移
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01-09 00:00
本研究通过分析五种物种（线虫、沙蚕、果蝇、斑马鱼、小鼠）的单神经元分辨率连接组，揭示了大脑网络形成的核心几何发育原理。研究发现，仅靠距离依赖的连接能产生小世界网络，但无法生成重尾分布。通过引入由突触沿神经突空间聚集产生的权重偏好连接，可重现重尾权重分布；而结合与树突和轴突分支程度相关的度偏好连接，则能生成重尾度分布。系统参数探索表明，距离依赖、权重偏好连接和度偏好连接三者的结合，足以复现经验大脑网络的所有特征属性。这表明神经发育过程中与活动无关的几何约束，可以解释跨进化遥远物种所观察到的保守架构原则。
大脑连接组网络发育几何约束偏好连接小世界网络重尾分布
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01-09 00:00
本研究提出了一种基于活性应力与组织弹性耦合的物理机制，来解释水螅等简单多细胞生物体轴的形成过程。分析表明，由于组织的球形拓扑结构，活性应力产生的力会全局性地向两极凝聚，导致弹性应变和向列相缺陷在相反的两极局域化，从而自发定义出极性的头-足轴。研究者引入了一种紧凑的参数化方法，对活性力和通量分布进行描述，并计算了与实验相关的可观测量，如面积应变、侧向压力、肌肉收缩时的法向位移，以及头足区域拓扑缺陷复合体的详细结构。这些结果为理解形态发生过程中生物体尺度的对称性自发破缺提供了一条力学途径。
体轴形成生物力学活性物质形态发生水螅对称性破缺
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01-09 00:00
本研究构建了一个博弈论模型，分析家庭自发参与清除蚊虫孳生地决策如何影响蚊群动态。模型假设家庭通过模仿动态调整其行为，其感知的风险调节了水生阶段蚊虫的环境容纳量，从而在控制行为与蚊群增长间形成反馈。研究发现，当感知风险与蚊虫流行程度相关时，系统会出现家庭部分参与的均衡状态，并在特定条件下发生霍普夫分岔，导致蚊群数量与家庭控制参与率出现持续的周期性振荡。数值模拟进一步揭示了这些振荡的振幅与相位特性。
蚊媒疾病博弈论模型种群动态霍普夫分岔行为反馈公共卫生
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01-09 00:00
一项新研究对2022年Pekar等人的经典论文进行了贝叶斯重分析。原研究通过分子系统发育分析认为，早期SARS-CoV-2更可能经历了两次成功的人类引入事件。本研究指出原分析存在贝叶斯推理的基本错误，修正后结果显示，单次引入的可能性实际上高于两次引入。这一发现对理解病毒早期传播动力学具有重要意义。
贝叶斯分析系统发育新冠病毒起源分子流行病学统计推断
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01-09 00:00
本研究基于英国大智力测试的5905名参与者数据，比较了曾使用致幻剂者与未使用者在创造力三个维度上的差异。结果显示，致幻剂使用者在发散思维测试中得分显著高于非药物使用者及未使用致幻剂的其他药物使用者。然而，他们在认知反思、顿悟数量及顿悟准确性方面并未表现出优势。这表明自然状态下的致幻剂使用可能与特定的创造力增强模式相关，但因果关系仍需通过前瞻性研究进一步验证。
致幻剂发散思维创造力认知心理学药物影响
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01-09 00:00
本研究通过分子动力学模拟，比较了TIP3P和SPC/E两种水模型对组胺稀水溶液结构及动力学行为的影响。研究发现，溶液局部结构主要由库仑相互作用和氢键决定，与水模型选择无关。然而，动力学分析表明，组胺的扩散行为高度依赖于水模型：TIP3P模型会高估水和组胺的扩散系数，而SPC/E模型能提供更慢、更符合实验数据的溶液动力学，更适合在生理条件下准确描述“组胺-水”体系的动态特性。
分子动力学水模型组胺扩散系数溶液动力学生物物理
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01-09 00:00
本研究通过构建包含T型和L型钙电流的丘脑底核（STN）神经元模型，探究了这两种电流在调控基底节（STN-GPe）网络同步活动模式中的作用。研究发现，更强的T型电流通过增强抑制后反弹爆发，扩大了同步节律活动的范围，降低了间歇性同步的区间，并增强了网络对外部周期输入的抵抗。而更强的L型电流则能延长STN神经元的爆发时长，在更宽的输入幅度范围内促进间歇性同步，并维持β频段振荡，这可能与帕金森病的病理生理机制有关。研究揭示了细胞内在特性、突触参数与外部输入在塑造病理性同步节律中的复杂相互作用。
钙电流基底节网络同步振荡帕金森病计算神经模型节律生成
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01-09 00:00
本研究提出了一种新颖的生物合理性强化学习模型，用于解释海马体如何通过神经元活动重组（重映射）形成情境依赖的序列活动，从而支持动物在不同情境下的灵活行为切换。模型中的“情境选择器”模块是关键，它促进了情境特异性序列的形成。该模型成功复现了神经活动、光遗传学失活、人类fMRI及临床研究中的多种发现，并预测了感觉与情境表征比例失衡可能导致精神分裂症和自闭症谱系障碍样行为。
海马体序列学习强化学习情境依赖行为计算神经科学精神疾病模型
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01-09 00:00
本文提出了基于质量特异性捕食者-猎物效率的尺寸谱理论（PETS），旨在解决海洋生态学中一个核心悖论：为何生态系统的尺寸谱（生物体大小分布）通常呈现稳定的幂律下降趋势（斜率b≈-1），而其营养级生物量关系（营养金字塔）却变化多端。理论分析结合现有数据与模型指出，大多数远洋海洋生态系统受资源限制压力（上行控制）和自上而下调节（下行控制）共同驱动，其中承载力谱扮演关键角色。这一认识对渔业、捕鲸及外来捕食者引入等人类活动的生态影响预测与解读具有重要意义。
尺寸谱营养动力学海洋生态上行控制下行控制承载力谱
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01-09 00:00
本研究探讨膝骨关节炎（OA）女性在行走时，垂直地面反作用力（vGRF）波形扁平化与膝关节活动范围（RoM）减小是否作为维持步速的补偿策略。通过对比12名OA患者与12名健康同龄女性的步态数据，发现OA组vGRF波形更扁平，膝关节RoM显著减小，但两组步速无显著差异。结果表明，这些变化可能是一种适应性（但可能也是适应不良的）运动策略的组成部分。
膝骨关节炎步态分析地面反作用力生物力学运动补偿